CN118059545A - 一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂及制备方法和应用 - Google Patents
一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂及制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118059545A CN118059545A CN202410283946.7A CN202410283946A CN118059545A CN 118059545 A CN118059545 A CN 118059545A CN 202410283946 A CN202410283946 A CN 202410283946A CN 118059545 A CN118059545 A CN 118059545A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- demulsifier
- glucose
- reaction
- sea urchin
- raw material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 title claims abstract description 51
- 239000008103 glucose Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 241000257465 Echinoidea Species 0.000 title claims abstract description 37
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims abstract description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 16
- -1 alkyl mercaptan Chemical compound 0.000 claims abstract description 15
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000012650 click reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims abstract description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 21
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 14
- WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N dodecane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCCCCCS WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N p-toluenesulfonic acid Substances CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 12
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical group N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 11
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 10
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims description 9
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 6
- 239000007764 o/w emulsion Substances 0.000 claims description 5
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 5
- KZCOBXFFBQJQHH-UHFFFAOYSA-N octane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCS KZCOBXFFBQJQHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZJCZFAAXZODMQT-UHFFFAOYSA-N 2-methylpentadecane-2-thiol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCC(C)(C)S ZJCZFAAXZODMQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims description 2
- 125000005489 p-toluenesulfonic acid group Chemical group 0.000 claims description 2
- OXBLVCZKDOZZOJ-UHFFFAOYSA-N 2,3-Dihydrothiophene Chemical compound C1CC=CS1 OXBLVCZKDOZZOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 abstract description 18
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 abstract description 11
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 11
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 10
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 3
- 230000015784 hyperosmotic salinity response Effects 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 3
- RVGRUAULSDPKGF-UHFFFAOYSA-N Poloxamer Chemical compound C1CO1.CC1CO1 RVGRUAULSDPKGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 2
- 229920005682 EO-PO block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009297 electrocoagulation Methods 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- ORTRWBYBJVGVQC-UHFFFAOYSA-N hexadecane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCS ORTRWBYBJVGVQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 1
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂及制备方法和应用，该制备方法包括如下步骤：S1、以葡萄糖为原料，通过水热反应制备表面含有羟基的碳球；S2、通过酯化反应将马来酸酐接枝到碳球的表面，得到中间产物；S3、通过巯基‑烯点击反应将烷基硫醇接枝到中间产物上，得到破乳剂。本发明破乳剂具有一个亲水中心核和数条疏水支链，具有高效的破乳效率，破乳后水相的透光率高，乳液除油率可达99％以上。
Description
技术领域
本发明涉及破乳剂领域，尤其涉及一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂及制备方法和应用。
背景技术
石油开采过程中不可避免的会形成乳液，随着增强采油技术的广泛应用，乳状液中水的含量越来越高。此外，在日常生活和石油化工生产中，也会产生大量的含油废水(O/W乳液)。这些乳状液通常都是有害的，不仅会对工艺设备造成严重的腐蚀，而且废水一旦泄漏到环境中会对水资源造成污染，危害生态系统和人类健康。然而，含油废水中的表面活性剂在油水界面的吸附/组装导致油水相分离是一个众所周知的具有挑战性的问题。
近年来，已有多种技术用于处理含油废水，包括吸油、过滤、电凝、溶剂萃取等。然而，这些技术都有其固有的弊端，如原材料成本高、处理效率低、能耗高、设备设置程序复杂等。采用化学破乳剂使含油废水破乳被广泛应用。但是，现有的破乳剂大多是以环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物为基底，通过“接枝、换骨、扩链”等方式改性制备。这类破乳剂不但原料成本昂贵，而且使用后对环境存在潜在的二次污染的风险。
因此有必要开发一种新型的成本低廉、环境友好且破乳效率高的O/W型破乳剂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂及制备方法和应用，解决现有技术中破乳剂原料成本昂贵、易导致环境污染及破乳效率低的技术问题。
为达到上述技术目的，本申请采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、以葡萄糖为原料，通过水热反应制备表面含有羟基的碳球；
S2、通过酯化反应将马来酸酐接枝到碳球的表面，得到中间产物；
S3、通过巯基-烯点击反应将烷基硫醇接枝到中间产物上，得到破乳剂。
本发明以葡萄糖为原料，通过简单的水热反应制备表面富含羟基的亲水碳球，此过程反应涉及低聚糖分子之间的脱水交联聚合成球；再将马来酸酐通过与羟基的酯化反应接枝到碳球表面，最后通过硫醇-烯点击化学反应将十二烷基硫醇接枝到中间产物上，形成类似海胆型的破乳剂。
优选的，步骤S1具体包括：按重量份计，将5～10份葡萄糖溶解在40～60份蒸馏水中得到葡萄糖溶液；将葡萄糖溶液加入到高压反应釜中进行水热反应；水热反应结束，待反应液冷却后将产物过滤洗涤得到碳球。
优选的，步骤S1中，水热反应的温度为160～220℃，水热反应时间为6～10小时。
进一步优选的，水热反应是在180℃下反应6h；水热反应结束后碳球通过过滤获得，碳球通过乙醇和蒸馏水交替洗涤三次。
优选的，步骤S2具体包括：将碳球通过超声分散在第一溶剂中，加入马来酸酐和催化剂进行酯化反应，反应结束后过滤洗涤得到中间产物；其中，碳球和马来酸酐之间的比例为(0.5～1.0)g：(0.01～0.04)mol。
进一步优选的，第一溶剂为二甲苯，第一溶剂与碳球之间的比例为(15～30)mL：(0.5～1.0)g；催化剂为对甲苯磺酸，催化剂加量为酯化反应的反应物总质量的0.01％；酯化反应结束后通过过滤获得中间产物，中间产物通过乙醇和蒸馏水交替洗涤三次。
优选的，步骤S2中，酯化反应的温度为80～120℃，反应时间为4～10小时；进一步优选为90℃下反应6小时。
优选的，步骤S3具体包括：将中间产物通过超声分散在第二溶剂中，缓慢加入烷基硫醇，再加入引发剂进行巯基-烯点击反应，反应结束后过滤洗涤得到中间产物；其中，烷基硫醇的加入量与步骤S2中马来酸酐的加入量摩尔比为1:1。
本发明步骤S3点击反应中，中间产物的加量为步骤S2过滤所得的全部中间产物。
进一步优选的，第二溶剂为二甲苯，第二溶剂与步骤S2中的碳球之间的比例为(15～30)mL：(0.5～1.0)g；引发剂为偶氮二异丁腈，引发剂加量为巯基-烯点击反应的反应物总质量的0.01％；反应结束后通过过滤获得最终产物，采用乙醇和蒸馏水交替洗涤三次最终产物。
优选的，烷基硫醇包括但不限于十二烷基硫醇、辛基硫醇和十六烷基硫醇中的一种或多种。
优选的，步骤S3中，巯基-烯点击反应的温度为100～140℃，反应时间为4～8小时；进一步优选为120℃下反应4小时。
第二方面，本发明提供了一种采用上述制备方法制得的以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂。本申请提供的海胆型破乳剂具有成本低廉、环境友好和破乳效率高等优点。
第三方面，本发明提供了一种上述破乳剂在O/W乳液破乳中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
(1)本发明提供的海胆型破乳剂的原材料易得，成本低廉，绿色无污染，且制备方法简单；
(2)本发明提供的海胆型破乳剂，通过简单的水热反应以葡萄糖为原料制备碳球；通过酸酐和羟基的酯化反应将马来酸酐接枝到碳球上；通过硫醇-烯点击化学反应将十二烷基硫醇接枝到上述中间产物上，得到目标产物破乳剂，其具有一个亲水中心核和数条疏水支链，使破乳剂具有类似于海胆的形貌；
(3)本发明提供的海胆型破乳剂，在室温下处理含油量1％的O/W乳状液，具有高效的破乳效率：破乳后水相的透光率高，乳液除油率可高达99％以上，能适用于中性和酸性条件且具有高耐盐性。
进一步地，烷基硫醇的碳链长度越长，则海胆型破乳剂的疏水性越强；烷基硫醇的加量越多，破乳剂的疏水性同样越强。因此，本发明还可以通过控制烷基硫醇的链长和加量控制海胆型破乳剂的亲水亲油平衡，使其表面润湿性可控，进而调控其破乳效率。
附图说明
图1是实施例1中海胆型破乳剂的合成示意图；
图2是实施例1中海胆型破乳剂的扫描电子显微镜图(SEM)；
图3是实施例1中海胆型破乳剂的红外光谱图(FT-IR)；
图4是实施例1中海胆型破乳剂在不同浓度梯度下对含油1wt％的O/W乳状液的破乳性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
目前商业破乳剂多采用环氧乙烷-环氧丙烷(EO-PO)嵌段聚醚为主链的结构。本发明设计的破乳剂以葡萄糖为原料合成碳球，马来酸酐为桥接，接枝了十二硫醇疏水链，相比现有的商业破乳剂，本发明所提供的破乳剂具备成本低廉、环境友好等特点。
实施例1
本实施例提出一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂，通过以下步骤制备：
(1)将5g葡萄糖溶解在40mL的蒸馏水中得到葡萄糖溶液，随后将葡萄糖溶液加入到高压反应釜中在180℃下水热反应6h。冷却后将产物过滤洗涤得到碳球。
(2)将0.5g碳球通过超声分散在20mL二甲苯中，加入0.98g(0.01mol)的马来酸酐，加入酯化反应的反应物(即碳球和马来酸酐，后续实施例同理)总质量0.01％的对甲苯磺酸作为催化剂，在90℃下反应6小时，将混合溶液过滤洗涤得到中间产物。
(3)将步骤(2)所得所有中间产物通过超声分散在20mL二甲苯中，缓慢加入2.02g(0.01mol)的十二烷基硫醇，加入巯基-烯点击反应的反应物(即中间产物和十二烷基硫醇，后续实施例同理)总质量0.01％的偶氮二异丁腈作为引发剂，120℃下反应4小时，将混合溶液过滤洗涤得到海胆型破乳剂。
依据上述制备方法，实施例1的合成路线如图1所示；图2为实施例1制备的海胆型破乳剂的扫描电镜图，可以看出其粒径均在400nm左右，具有纳米材料优异的界面性质。图3为实施例1制备的海胆型破乳剂的红外光谱图，可以看出，在3419cm-1处的峰归因于O-H的伸缩振动。2917cm-1和2859cm-1处的峰分别归属于C-H的对称和反对称伸缩振动。1047cm-1处的峰与碳球上C-O-C的振动有关。在1731cm-1处观察到的吸收峰与酯基上的C＝O伸缩振动相关，表明马来酸酐与碳球表面的羟基成功发生反应。在788cm-1处的峰归因于十二烷基硫醇长烷基链上的-(CH2)n-伸缩振动，证实了十二烷基硫醇接枝到碳球上。综上，可以确认海胆型破乳剂成功合成。
实施例2
本实施例提出一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂，通过以下步骤制备：
(1)将5g葡萄糖溶解在40mL的蒸馏水中得到葡萄糖溶液，随后将葡萄糖溶液加入到高压反应釜中在180℃下水热反应6h。冷却后将产物过滤洗涤得到碳球。
(2)将0.5g碳球通过超声分散在20mL二甲苯中，加入0.49g(0.005mol)的马来酸酐，加入总质量0.01％的对甲苯磺酸作为催化剂，在90℃下反应6小时，将混合溶液过滤洗涤得到中间产物。
(3)将步骤(2)所得所有中间产物通过超声分散在20mL二甲苯中，缓慢加入1.01g(0.005mol)的十二烷基硫醇，加入总质量0.01％的偶氮二异丁腈作为引发剂，120℃下反应4小时，将混合溶液过滤洗涤得到海胆型破乳剂。
实施例3
本实施例提出一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂，通过以下步骤制备：
(1)将5g葡萄糖溶解在40mL的蒸馏水中得到葡萄糖溶液，随后将葡萄糖溶液加入到高压反应釜中在180℃下水热反应6h。冷却后将产物过滤洗涤得到碳球。
(2)将0.5g碳球通过超声分散在20mL二甲苯中，加入1.47g(0.015mol)的马来酸酐，加入总质量0.01％的对甲苯磺酸作为催化剂，在90℃下反应6小时，将混合溶液过滤洗涤得到中间产物。
(3)将步骤(2)所得所有中间产物通过超声分散在20mL二甲苯中，缓慢加入3.03g(0.015mol)的十二烷基硫醇，加入总质量0.01％的偶氮二异丁腈作为引发剂，120℃下反应4小时，将混合溶液过滤洗涤得到海胆型破乳剂。
实施例4
本实施例提出一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂，通过以下步骤制备：
(1)将5g葡萄糖溶解在40mL的蒸馏水中得到葡萄糖溶液，随后将葡萄糖溶液加入到高压反应釜中在180℃下水热反应6h。冷却后将产物过滤洗涤得到碳球。
(2)将0.5g碳球通过超声分散在20mL二甲苯中，加入0.98g(0.01mol)的马来酸酐，加入总质量0.01％的对甲苯磺酸作为催化剂，在90℃下反应6小时，将混合溶液过滤洗涤得到中间产物。
(3)将步骤(2)所得所有中间产物通过超声分散在20mL二甲苯中，缓慢加入1.46g的正辛基硫醇，加入总质量0.01％的偶氮二异丁腈作为引发剂，120℃下反应4小时，将混合溶液过滤洗涤得到海胆型破乳剂。
实施例5
本实施例提出一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂，通过以下步骤制备：
(1)将5g葡萄糖溶解在40mL的蒸馏水中得到葡萄糖溶液，随后将葡萄糖溶液加入到高压反应釜中在180℃下水热反应6h。冷却后将产物过滤洗涤得到碳球。
(2)将0.5g碳球通过超声分散在20mL二甲苯中，加入0.98g(0.01mol)的马来酸酐，加入总质量0.01％的对甲苯磺酸作为催化剂，在90℃下反应6小时，将混合溶液过滤洗涤得到中间产物。
(3)将步骤(2)所得所有中间产物通过超声分散在20mL二甲苯中，缓慢加入2.58g(0.01mol)的十六烷基硫醇，加入总质量0.01％的偶氮二异丁腈作为引发剂，120℃下反应4小时，将混合溶液过滤洗涤得到海胆型破乳剂。
基于实施例1～5中所制备的海胆型破乳剂，用如下试验说明该破乳剂在破乳含油废水中的应用。
应用例1
将实施例1～5所制备的海胆型破乳剂对含油废水进行破乳，并评估其破乳性能：
将5重量份的原油加入到495重量份的去离子水中搅拌混合，加热到60℃，然后以11000r/min的转速搅拌20分钟，重复这个过程三次直至得到稳定的水包油乳液。
准确称取0.004重量份的实施例1～5制备的海胆型破乳剂分别加入到1重量份的蒸馏水中，超声2～4分钟形成均匀的悬浊液，再向其中加入19重量份的1wt％的O/W乳液，在旋转振荡器上以2500r/min的转速振荡2分钟。室温下静置30分钟后，观察其破乳情况，测量其破乳后水相的透光率，按中国石油天然气行业标准计算其除油率，结果如表1所示。
表1不同实施例制备的海胆型破乳剂的破乳效果
| 组别 | 破乳剂浓度 | 水相透光率 | 除油率 |
| 实施例1 | 200mg/L | 90.61％ | 99.12％ |
| 实施例2 | 200mg/L | 65.13％ | 81.72％ |
| 实施例3 | 200mg/L | 71.34％ | 85.24％ |
| 实施例4 | 200mg/L | 23.17％ | 56.95％ |
| 实施例5 | 200mg/L | 61.28％ | 78.25％ |
注：表中“破乳剂浓度”指的是破乳剂在水包油乳液中的浓度。
从表1数据可以看出，本发明提供的海胆型破乳剂具有优异的破乳性能，破乳后水相的透光率可达90％以上，除油率在99％以上。烷基硫醇的烷基链长度的长短也会影响海胆型破乳剂的亲水亲油值，如实施例4中烷基硫醇的链长过短，导致其亲水性过强，从而影响其破乳性能，最佳的烷基硫醇链长为十二烷基硫醇。此外，烷基硫醇的加量同样会影响破乳剂表面的润湿性，烷基硫醇的加量越多，海胆型破乳剂的疏水性越高，从表1可以看出，十二烷基硫醇的最佳加量为2.02g。
应用例2
考察实施例1制备的破乳剂在不同浓度下对含油废水的破乳性能：
准确称取0.001、0.002、0.003、0.004、0.005重量份的实施例1制备的海胆型破乳剂分别加入到1重量份的蒸馏水中，超声2～4分钟形成均匀的悬浊液，再向其中加入19重量份的1wt％的O/W乳液，在旋转振荡器上以2500r/min的转速振荡2分钟。室温下静置30分钟后，观察其破乳情况，测量其破乳后水相的透光率，按中国石油天然气行业标准计算其除油率，结果如表2以及图4所示。
表2不同浓度的实施例1制备的海胆型破乳剂的破乳效果
| 组别 | 破乳剂浓度 | 水相透光率 | 除油率 |
| 实施例1 | 50mg/L | 0.52％ | 3.84％ |
| 实施例1 | 100mg/L | 11.53％ | 44.36％ |
| 实施例1 | 150mg/L | 46.16％ | 72.38％ |
| 实施例1 | 200mg/L | 90.61％ | 99.12％ |
| 实施例1 | 250mg/L | 88.33％ | 94.25％ |
注：表中“破乳剂浓度”指的是破乳剂在水包油乳液中的浓度。
其中，除了海胆型破乳剂的用量按照表2进行变化，其他测试条件与表1中的测试条件相同。由表2和图4可知，本发明提供的破乳剂具有良好的破乳性能，且其破乳性能随着浓度的增大先增大后降低，在200mg/L时其具有最佳的破乳性能，水相透光率和除油率分别达到90.61％和99.12％。然而，破乳剂浓度过大时，可能会导致乳液的再乳化现象，从而降低了其破乳性能。
应用例3
考察实施例1制备的破乳剂在对不同盐度的含油废水的破乳性能：
准确称取0.004重量份实施例1制备的海胆型破乳剂加入到1重量份的蒸馏水中，称取0.02、0.04、0.06、0.08和0.1重量份的氯化钠加入19重量份的1wt％的O/W乳液中，配制成不同盐度的O/W乳液。将乳液分别加入到含有破乳剂的蒸馏水中，在旋转振荡器上以2500r/min的转速振荡2分钟。室温下静置30分钟后，观察其破乳情况，测量其破乳后水相的透光率，按中国石油天然气行业标准计算其除油率，结果如表3所示。
表3实施例1制备的海胆型破乳剂对不同盐度乳液的破乳效果
| 组别 | 乳液盐度 | 破乳剂浓度 | 水相透光率 | 除油率 |
| 实施例1 | 0mg/L | 200mg/L | 90.61％ | 99.12％ |
| 实施例1 | 1000mg/L | 200mg/L | 90.54％ | 99.06％ |
| 实施例1 | 2000mg/L | 200mg/L | 90.37％ | 99.02％ |
| 实施例1 | 3000mg/L | 200mg/L | 90.13％ | 98.96％ |
| 实施例1 | 4000mg/L | 200mg/L | 90.08％ | 98.95％ |
| 实施例1 | 5000mg/L | 200mg/L | 89.98％ | 98.89％ |
从表3的数据可以看出，加了盐之后，海胆型破乳剂对含油废水的破乳效率基本没有降低，且即使在5000mg/L的高盐度环境下，海胆型破乳剂仍然具有89.98％的水相透光率和98.89％的除油率，相比于未加盐的乳液，分别仅降低了0.63％和0.23％，表明本发明海胆型破乳剂具有良好的耐盐性。
综上，本发明提供的以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂对含油废水具有良好的破乳效果，在高盐度下同样具有良好的破乳效率，破乳后的水相无色透明，且本发明提供的海胆型破乳剂的原料实现了天然材料资源化，破乳剂的制备方法简单、易于操作、绿色环保。
与现有技术相比，本发明提供一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂及制备方法和应用，该制备方法包括如下步骤：通过简单的水热反应以葡萄糖为原料制备碳球；通过酯化反应将马来酸酐接枝到碳球上；通过硫醇-烯点击化学反应将十二烷基硫醇接枝到上述中间产物上，得到目标产物海胆型破乳剂。本发明提供的破乳剂具有一个亲水中心核和数条疏水支链，使破乳剂具有类似于海胆的形貌，该破乳剂具有破乳效率快、破乳效果良好，能适用于中性和酸性条件且具有高耐盐性。本发明还公开了一种采用上述制备方法制得的海胆型破乳剂及其应用。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、以葡萄糖为原料，通过水热反应制备表面含有羟基的碳球；
S2、通过酯化反应将马来酸酐接枝到碳球的表面，得到中间产物；
S3、通过巯基-烯点击反应将烷基硫醇接枝到中间产物上，得到破乳剂。
2.根据权利要求1所述的以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂的制备方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
按重量份计，将5～10份葡萄糖溶解在40～60份蒸馏水中得到葡萄糖溶液；
将葡萄糖溶液加入到高压反应釜中进行水热反应；水热反应的温度为160～220℃，水热反应时间为6～10小时；
水热反应结束，待反应液冷却后将产物过滤洗涤得到碳球。
3.根据权利要求1所述的以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂的制备方法，其特征在于，步骤S2具体包括：将碳球通过超声分散在第一溶剂中，加入马来酸酐和催化剂进行酯化反应，反应结束后过滤洗涤得到中间产物；其中，碳球和马来酸酐之间的比例为(0.5～1.0)g：(0.01～0.04)mol。
4.根据权利要求3所述的以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂的制备方法，其特征在于，第一溶剂为二甲苯，第一溶剂与碳球之间的比例为(15～30)mL：(0.5～1.0)g；催化剂为对甲苯磺酸，催化剂加量为酯化反应的反应物总质量的0.01％。
5.根据权利要求1所述的以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，酯化反应的温度为80～120℃，反应时间为4～10小时。
6.根据权利要求1所述的以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂的制备方法，其特征在于，步骤S3具体包括：将中间产物通过超声分散在第二溶剂中，加入烷基硫醇，再加入引发剂进行巯基-烯点击反应，反应结束后过滤洗涤得到中间产物；其中，烷基硫醇与步骤S2中马来酸酐的摩尔比为1:1。
7.根据权利要求6所述的以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂的制备方法，其特征在于，第二溶剂为二甲苯，第二溶剂与步骤S2中的碳球之间的比例为(15～30)mL：(0.5～1.0)g；引发剂为偶氮二异丁腈，引发剂加量为巯基-烯点击反应的反应物总质量的0.01％；
烷基硫醇包括十二烷基硫醇、辛基硫醇和十六烷基硫醇中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中，巯基-烯点击反应的温度为100～140℃，反应时间为4～8小时。
9.一种如权利要求1～8任一项所述制备方法制得的以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂。
10.一种如权利要求9所述的破乳剂在O/W乳液破乳中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410283946.7A CN118059545A (zh) | 2024-03-13 | 2024-03-13 | 一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂及制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410283946.7A CN118059545A (zh) | 2024-03-13 | 2024-03-13 | 一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂及制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118059545A true CN118059545A (zh) | 2024-05-24 |
Family
ID=91110855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410283946.7A Pending CN118059545A (zh) | 2024-03-13 | 2024-03-13 | 一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂及制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118059545A (zh) |
-
2024
- 2024-03-13 CN CN202410283946.7A patent/CN118059545A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ezzat et al. | Synthesis and application of poly (ionic liquid) based on cardanol as demulsifier for heavy crude oil water emulsions | |
| Abdulraheim | Green polymeric surface active agents for crude oil demulsification | |
| CN107162154B (zh) | 一种三元复合驱采出水负载型反相破乳剂及其制备方法 | |
| CN105999768A (zh) | 亲水-疏油材料及其制备方法与应用 | |
| EP0260108B1 (en) | Hydrophobically functionalized cationic polymers | |
| CN112430333B (zh) | 破乳剂、碳纳米管/超支化聚合物及其制备方法和应用 | |
| Wibowo et al. | Synthesis of polymeric surfactant from palm oil methyl ester for enhanced oil recovery application | |
| Shen et al. | Synthesis of a low temperature ionic liquid demulsifier and its demulsification mechanism | |
| JPH0332704A (ja) | 薬剤の製造中に形成されるエマルジョンの分解 | |
| Ao et al. | Amine-functionalized cotton for the treatment of oily wastewater | |
| CN118059545A (zh) | 一种以葡萄糖为原料的海胆型破乳剂及制备方法和应用 | |
| Ding et al. | Synthesis and demulsification performance of a Gemini ionic liquid with dual cationic active centers | |
| CN112300340B (zh) | 一种含聚醚支链的非离子-阳离子共聚物及其制备方法 | |
| CN112645423A (zh) | 木质素基聚合物絮凝剂及其制备方法 | |
| Qu et al. | Synthesis and demulsification mechanism of an ionic liquid with four hydrophobic branches and four ionic centers | |
| CN111285435B (zh) | 一种可回收的氧化石墨烯基季铵化壳聚糖破乳剂及其制备方法 | |
| CN113828016B (zh) | 一种树脂聚合液破乳剂及其制备方法 | |
| CN115449067B (zh) | 一种用于处理页岩油的破乳剂及其制备方法 | |
| CN117883828A (zh) | 一种来源天然产物的低温破乳剂及制备方法与应用 | |
| CN114890906B (zh) | 一种阳离子双子叔铵盐低温破乳剂及其制备方法与应用 | |
| CN114478901B (zh) | 一种含有疏水基团的阳离子聚合物、其制备方法、其破乳剂及应用 | |
| CN114031768B (zh) | 一种交联型阳离子反相破乳剂及其制备方法 | |
| CN115432769B (zh) | 一种水处理用破乳剂及其制备方法 | |
| CN108865233B (zh) | 一种新型原油破乳剂及其制备方法 | |
| CN116785778A (zh) | 一种改性生物质破乳剂的制备方法、破乳剂和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |